18-8-Edelstahl vs. 304 vs. 316

Der Begriff 18-8 bezieht sich im Allgemeinen auf die Gruppe der austenitischen Chrom-Nickel-Legierungen, die etwa 18% Chrom und 8% Nickel enthalten, und in der Praxis ist damit meist der Typ 304 gemeint. Für allgemeine Korrosionsbeständigkeit, Verformbarkeit, Schweißbarkeit und Kosteneffizienz ist Typ 304 nach wie vor die Standardwahl. Wenn der Einsatz eine bessere Beständigkeit gegen Lochfraß, Spaltkorrosion oder Chloridumgebung erfordert, ist die Sorte 316 (mit Molybdänzusatz) trotz höherer Materialkosten die bessere Wahl. Ingenieure, die zwischen 18-8/304 und 316 wählen, sollten vor der Festlegung des Werkstoffs die Aggressivität der Umgebung, die Fertigungsanforderungen, die erforderliche Lebensdauer und das Budget abwägen.

Einleitung und kurzer historischer Kontext

Die nichtrostenden Stähle der Serie 300 haben die moderne Fertigung, die Lebensmittelverarbeitung, die chemische Ausrüstung und die architektonischen Oberflächen geprägt. Die Bezeichnung "18-8" geht auf eine frühe Abkürzung in der Industrie zurück, die die beiden vorherrschenden Legierungszusätze hervorhob: etwa 18% Chrom und etwa 8% Nickel. Diese Kurzbezeichnung geht auf moderne einheitliche Nummerierungssysteme zurück, die präzise Sortenbezeichnungen wie Typ 304 oder UNS S30400 verwenden. Im Laufe der Zeit wurde der Typ 304 die übliche praktische Verkörperung der 18-8-Legierungen. Die Sorte 316 wurde später durch den Zusatz von Molybdän weiterentwickelt, um in chloridhaltigen Umgebungen besser gegen lokale Korrosion geschützt zu sein. Eine verlässliche Aussage darüber, welche Sorte für eine bestimmte Anwendung geeignet ist, erfordert die Verknüpfung von Legierungschemie, Mikrostruktur, Umwelteinflüssen und Herstellungsverfahren.

Was "18-8" in der Praxis bedeutet

"18-8" ist eine beschreibende Formulierung, die einen gemeinsamen chemischen Punkt innerhalb der austenitischen 300er-Reihe beschreibt. Es handelt sich nicht um eine formale Spezifikation. In der Praxis wird 18-8 mit Typ 304 gleichgesetzt, obwohl andere 300er-Legierungen ähnliche Chrom-Nickel-Gehalte aufweisen können. Ingenieure sollten die Verwendung von "18-8" in Beschaffungsunterlagen vermeiden, wenn genaue Materialeigenschaften oder Normen durchgesetzt werden müssen; geben Sie stattdessen die Sorte und die Referenznorm an (z. B. Typ 304 gemäß ASTM A240).

Vergleich der chemischen Zusammensetzung (übersichtliche Tabelle)

In der nachstehenden Tabelle sind typische Zusammensetzungsbereiche für jede Sorte unter Verwendung allgemeiner Spezifikationsgrenzen (Werte aus weit verbreiteten Werkstofftabellen und ASTM-Zusammenfassungen) zusammengestellt. Diese Bereiche stellen branchentypische Werte für die Knetsorten 304 und 316 dar; die Grenzwerte der Werksprüfung sind den Kaufspezifikationen zu entnehmen.

Anmerkungen:

• Die Kurzbezeichnung 18-8 spiegelt den ungefähren Chrom- und Nickelgehalt wider; bei modernen Beschaffungen sollte man sich auf ASTM A240 oder eine gleichwertige Norm beziehen.

Grundlagen der Mikrostruktur und Metallurgie

Sowohl 304 als auch 316 gehören zu den austenitischen Werkstoffen. Ihre Matrix besteht bei Raumtemperatur aus kubisch-flächenzentriertem Austenit (FCC), der durch Nickel stabilisiert wird. Dieses Gefüge gewährleistet Duktilität, gute Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen, nicht härtendes Verhalten beim Erhitzen und nahezu unmagnetisches Verhalten im geglühten Zustand. Karbidausscheidungen können an den Korngrenzen auftreten, wenn das Material eine Zeit lang bei etwa 425-850 °C verweilt; dies führt zu Chromverarmung und möglicher interkristalliner Korrosion. Varianten mit niedrigem Kohlenstoffgehalt (304L, 316L) oder stabilisierte Sorten (316Ti, 321) werden verwendet, um die Sensibilisierung beim Schweißen oder bei Hitzeeinwirkung zu verringern. Der Zusatz von Molybdän in 316 erhöht die Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion, indem er die Stabilität der passiven Oxidschicht in chloridhaltigen Lösungen verbessert.

Vergleich der mechanischen Eigenschaften (Tabelle)

Typische geglühte mechanische Eigenschaften für gängige Knetformen (Bleche, Platten, Bänder) bieten Anhaltspunkte für die Konstruktion. Die tatsächlichen Werte hängen von der Produktform, der Kaltverformung und den Prüfdaten des Lieferanten ab.

Auslegung:

Beide Sorten zeigen im geglühten Zustand ein ähnliches mechanisches Verhalten. Die Auswahl richtet sich in den meisten Fällen nach der Umgebung, nicht nach der Zugfestigkeit.

Korrosionsverhalten und Widerstandsmechanismen

Passivschicht und allgemeine Korrosion
Das Vorhandensein von Chrom bildet einen dünnen, haftenden Chromoxidfilm, der den Substratstahl vor vielen oxidierenden Umgebungen schützt. Nickel verbessert die Stabilität des Films und die Duktilität der Matrix.

Lokalisierte Korrosion (Lochfraß, Spaltkorrosion)
Chloridionen stellen eine Herausforderung für den passiven Film dar und können einen lokalen Angriff auslösen. Molybdän in Typ 316 verbessert die Repassivierungskinetik und erhöht das Schwellenpotenzial für Lochfraß, wodurch 316 in marinen und chloridhaltigen Prozessströmen deutlich besser als 304 ist.

Spannungsrisskorrosion (SCC)
Austenitische Sorten können bei erhöhten Temperaturen unter Zugspannung Chlorid-SCC erleiden. Zu den Kontrollstrategien gehören die Wahl des Materials, der Abbau von Eigenspannungen und die Chloridkontrolle.

Passivierung und Wartung
Durch chemische Passivierung (Salpeter- oder Zitronensäurebehandlung) wird freies Eisen entfernt und die Bildung einer chromreichen Passivschicht gefördert. Regelmäßige Inspektion und routinemäßige Reinigung verlängern die Lebensdauer bei vielen Anwendungen.

Herstellung: Umformung, Schweißen, Bearbeitbarkeit, Wärmebehandlung

Umformung und Kaltbearbeitung
304 lässt sich in der Regel leicht umformen und tiefziehen. Die Kaltverfestigung ist moderat; Matrizen und Umformwerkzeuge sollten die Rückfederung berücksichtigen. 316 lässt sich ebenfalls gut formen, hat aber eine etwas höhere Kaltverfestigung und Rückfederung.

Schweißen
Sowohl 304 als auch 316 lassen sich mit den üblichen Schmelzverfahren leicht schweißen. Bei 304-Schweißnähten kann ein passender Schweißzusatz (304) oder ein kohlenstoffarmer Schweißzusatz eine Sensibilisierung vermeiden. Für 316 im Chlorideinsatz ist ein 316er Schweißzusatz zu verwenden, um die Korrosionsbeständigkeit zu erhalten. Güten mit niedrigem Kohlenstoffgehalt (304L, 316L) verringern das Risiko eines interkristallinen Angriffs nach dem Schweißen.

Bearbeitbarkeit
Austenitische nichtrostende Stähle sind aufgrund der Kaltverfestigung und der geringen Wärmeleitfähigkeit weniger gut zerspanbar als Weichstahl. Es gibt freischneidende Varianten mit Schwefelzusatz (z. B. 303), die jedoch eine geringere Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Bei kritischen Bauteilen sind die Werkzeugauswahl und die Schnittparameter von entscheidender Bedeutung.

Wärmebehandlung
Austenitische nichtrostende Stähle können durch herkömmliche Wärmebehandlung nicht gehärtet werden. Das Lösungsglühen mit anschließender schneller Abkühlung stellt die Duktilität wieder her und löst die Karbide auf. Die Alterung bei bestimmten Temperaturen kann bei stark legierten Stählen zur Ausscheidung der Sigma-Phase führen, was die Zähigkeit verringert.

Typische Anwendungen und Anwendungsfälle in der Industrie (Tabelle)

Auslegung:

• Die Wahl der Sorte muss sowohl den Umwelt- als auch den behördlichen Hygieneanforderungen entsprechen; die Rückverfolgbarkeit durch Werksprüfzeugnisse und Normen ist wichtig.

Normen, Spezifikationen und internationale Entsprechungen

Wichtige Normen, die bei der Beschaffung und Gestaltung häufig zitiert werden:

• ASTM A240 / ASME SA-240 - Spezifikation für Chrom- und Chrom-Nickel-Edelstahlplatten, -bleche und -bänder für Druckbehälter und allgemeine Anwendungen. Referenz für Kneterzeugnisse aus 304 und 316.

• UNS-Nummerierung - UNS S30400 (304), UNS S31600 (316), die in globalen Werkstoffdatenbanken verwendet werden.

• EN / ISO-Äquivalente - EN 1.4301 (304), EN 1.4401 (316). Überkreuztabellen helfen beim Abgleich von Normen zwischen Regionen.

• Material-Datenblätter - ASM, MatWeb, Herstellerzertifikate für mechanische, physikalische und chemische Daten.

Empfehlung:

• Geben Sie immer die Sorte und die Norm an (z. B. Edelstahl Typ 316, ASTM A240), verlangen Sie Werksprüfzeugnisse (chemische Analyse, Zugversuch) und geben Sie die Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit, die Wärmebehandlung und die Prüfungen an.

Überlegungen zu Kosten und Beschaffung

Die Materialkosten folgen in der Regel dieser Reihenfolge (der Preis hängt von den Marktbedingungen ab): 304 < 316. Der Nickel- und Molybdängehalt bestimmt die Preisunterschiede. Für bestimmte Oberflächenbehandlungen oder zertifizierte Testdokumente kann es zu langen Vorlaufzeiten kommen. Bei Projekten mit beschränktem Budget sollte 304 nur dann spezifiziert werden, wenn die Einsatzumgebung keine Chlorideinwirkung oder starke Säuren beinhaltet. Wenn die Lebenszykluskostenberechnung zeigt, dass ein häufiges Austauschrisiko besteht, kann die Angabe von 316 wirtschaftlich gerechtfertigt sein.

Tipps für die Beschaffung:

• Bestätigen Sie die Rückverfolgbarkeit des Lieferanten und die Prüfzertifikate des Werks.

• Prüfen Sie die lokale Verfügbarkeit von kohlenstoffarmen oder stabilisierten Varianten, wenn häufig geschweißt wird.

• Bei kritischen Druckgeräten ist die Konformität mit ASME, PED oder anderen regionalen Vorschriften sicherzustellen.

Auswahlmatrix und Entscheidungscheckliste

Schnelle Checkliste für Ingenieure, die eine Materialbeschreibung schreiben:

• Wird das Bauteil mit Chloriden, Halogeniden oder Meerwasser in Berührung kommen? → 316 bevorzugen.

• Ist das Schweißen schwer und unvermeidlich? → Ziehen Sie 304L oder 316L in Betracht, um das Sensibilisierungsrisiko zu verringern.

• Erfordert das Projekt eine hygienische Ausführung oder die Einhaltung von Vorschriften? → 316L wird oft für Pharma/Biotech bevorzugt.

• Sind die Kosten der vorherrschende Zwang und die Umwelt mild? → 304 akzeptabel.

• Erfordert das Bauteil höchste Duktilität und leichte Umformbarkeit? → 304 kann geringfügig einfacher sein.

• Sind Verbindungselemente erforderlich? → Für den Einsatz in der Schifffahrt werden 316er-Befestigungselemente empfohlen.

Verwenden Sie diese Checkliste, um eine Spezifikationsnotiz zu erstellen, in der die Sorte, die Norm (ASTM/EN/UNS), die Oberflächenbeschaffenheit und die erforderlichen Prüfungen angegeben sind.

Hinweise zu Umwelt, Sicherheit, Recycling und Passivierung

Recycling und Nachhaltigkeit
Sowohl 304 als auch 316 sind in hohem Maße recycelbar. Die Verwertung am Ende des Lebenszyklus trägt zu den Zielen der Kreislaufwirtschaft bei.

Passivierung
Nach der Herstellung wird durch chemische Passivierung eingebettetes Eisen entfernt und eine robuste passive Oxidschicht gebildet. Die Passivierung mit Zitronensäure ist in einigen regulierten Branchen eine Alternative zur Salpetersäure.

Sicherheit
Beim Schneiden, Schleifen oder Schweißen von rostfreiem Stahl entstehen Staub und Dämpfe; eine lokale Absaugung und PSA sind gemäß den Arbeitsschutzbestimmungen erforderlich. Die beim Beizen und Passivieren anfallenden Abfallströme müssen nach dem Umweltrecht behandelt werden.

Varianten und Sonderausführungen

• 304L / 316L: Sorten mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, die das Risiko von Karbidausscheidungen beim Schweißen verringern. Bevorzugt für schwere Schweißkonstruktionen.

• 316Ti: Titan, das stabilisiert wurde, um einer Sensibilisierung bei längerem Hochtemperaturbetrieb zu widerstehen.

• Ausscheidungsgehärtete, Duplex- und superaustenitische Güten: Wird gewählt, wenn eine höhere Festigkeit oder Korrosionsbeständigkeit als 316 erforderlich ist.

• Gussäquivalente: CF-8 (304er Guss) und CF-8M (316er Guss) werden verwendet, wenn Gussstücke erforderlich sind.

Häufig gestellte Fragen (FAQs)

1) Ist 18-8 das Gleiche wie 304?
Kurze Antwort: Im allgemeinen Sprachgebrauch der Industrie, ja. Die Abkürzung 18-8 bezieht sich auf den ungefähren Chrom- und Nickelgehalt, der für den Typ 304 typisch ist. Geben Sie bei der Beschaffung "Typ 304" und die entsprechende Norm an, um Unklarheiten zu vermeiden.

2) Welche Sorte ist besser seewasserbeständig: 304 oder 316?
316 bietet aufgrund des Molybdängehalts, der die Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion in chloridhaltigen Umgebungen erhöht, eine hervorragende Seewasserbeständigkeit. Verwenden Sie 316 für den langfristigen Einsatz auf See.

3) Können beide Sorten durch Wärmebehandlung gehärtet werden?
Nein. Austenitische nichtrostende Stähle werden nicht durch traditionelle Abschreck- und Vergütungszyklen gehärtet. Zur Erhöhung der Festigkeit ist eine Kaltumformung oder die Auswahl von ausscheidungshärtenden Legierungen erforderlich.

4) Wann sollte ich 304L oder 316L verwenden?
Verwenden Sie L-Varianten mit niedrigem Kohlenstoffgehalt für schwere Schweißkonstruktionen oder wenn eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen nicht möglich ist, um das Risiko von Karbidausscheidungen zu verringern und die Korrosionsbeständigkeit zu erhalten.

5) Wie groß ist der Preisunterschied zwischen 304 und 316?
Der Preis schwankt je nach Marktbedingungen. Molybdän und ein höherer Nickelgehalt machen 316 teurer. Führen Sie eine Materialabnahme durch und konsultieren Sie die aktuellen Metallmarktpreise für genaue Zahlen.

6) Sind 304 und 316 magnetisch?
Beide sind in vollständig geglühtem Zustand im Wesentlichen unmagnetisch. Die Kaltbearbeitung kann eine leichte magnetische Reaktion hervorrufen.

7) Kann ich 18-8-Kochgeschirr sicher für Lebensmittel verwenden?
Ja. Für viele Produkte, die mit Lebensmitteln in Berührung kommen, wird die Qualität 304 (18-8) verwendet. Bei stark säurehaltigen oder salzigen Lebensmitteln bietet 316 zusätzlichen Korrosionsschutz.

8) Was passiert, wenn ein 304-Bauteil im Chloridbetrieb korrodiert?
Es kann zu lokalem Lochfraß oder Spaltkorrosion kommen. Die Reparatur erfordert in der Regel den Austausch gegen ein widerstandsfähigeres Material (316 oder höher) und die Behebung von Chloridquellen oder Konstruktionsfehlern, die korrosive Medien einschließen.

9) Welche Sorte ist leichter zu bearbeiten?
Beide sind im Vergleich zu Baustahl nicht besonders leicht zu bearbeiten. 304 lässt sich tendenziell etwas leichter bearbeiten als 316. Verwenden Sie geeignete Werkzeuge und Schnittparameter, um die Kaltverfestigung zu begrenzen.

10) Welche Prüfbescheinigungen sollte ich von Lieferanten verlangen?
Fordern Sie Werksprüfzeugnisse an, aus denen die chemische Zusammensetzung und die mechanischen Prüfergebnisse hervorgehen, die sich auf die referenzierte Norm beziehen (z. B. ASTM A240). Für kritische Dienstleistungen sind Korrosionsprüfungen, Härte und Rückverfolgbarkeitsdaten anzugeben.

Praktische Beispiele für die Auswahl

Fall A - Tank für die Lebensmittelverarbeitung
Service: Reinigung mit Laugen, periodische Säurereinigung, keine Chloride. Empfehlung: Typ 304 oder 304L mit sanitärer Oberfläche und geeigneter Passivierung.

Fall B - Geländer und Armaturen an Bord
Einsatz: ständiger Seewasserspritzer, Chlorideinwirkung. Empfehlung: Rostfreie Stähle vom Typ 316 oder Duplex für eine lange Lebensdauer; bei starker Beanspruchung kathodischer Schutz in Betracht ziehen.

Fall C - Wärmetauscher einer chemischen Anlage in chloridhaltiger Flüssigkeit
Verwendung: heiße Chloridlösung bei erhöhter Temperatur. Empfehlung: Untersuchen Sie 316L oder höher legierte Edelstähle, möglicherweise Nickelbasislegierungen, sowie technische Tests auf Lochfraßpotenzial.

Diese Beispiele zeigen, dass die Auswahl der Sorte von den Betriebsmedien, der Temperatur, der mechanischen Belastung und dem Wartungsmodus abhängt.

Abschließende praktische Empfehlungen

• Verwenden Sie in den Beschaffungsunterlagen genaue Sortenbezeichnungen und Standardreferenzen.

• Für die allgemeine Verwendung im Haushalt, in der Architektur oder in der leichten Lebensmittelverarbeitung ist 304 (18-8) kostengünstig.

• Bei Chlorideinwirkung oder starker chemischer Beanspruchung sind 316 oder höhere Legierungen zu verwenden.

• Bei geschweißten Konstruktionen sind kohlenstoffarme Varianten (304L, 316L) zu bevorzugen oder, sofern zulässig, ein Lösungsglühen nach dem Schweißen vorzusehen.

• Verlangen Sie für hygienische oder druckhaltige Geräte Werksprüfzeugnisse und Spezifikationen für die Oberflächenbeschaffenheit.